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如果有足够的火力,能不能把水烧到110度以上?

一个人在弹簧床上所能蹦高的高度,取决于两个因素的对比。其一,是地球引力的大小;其二,则是人借助弹簧床的弹力。

对于水的存在状态,也是如此,其取决于外界的压力和水分子之间的吸引力。前者就是由空气产生的大气压,后者则与水的温度直接相关。

因为,温度是衡量水分子平均运动速度的物理参量。温度越高,说明水分子的动能越大,水分子之间的相互联系就越弱。

众所周知,水具有三种不同的存在状态,即固态、液态和气态。这三种不同状态的本质,是水分子之间的相互关系不同。稳定的关系就是固态,类似人类的定居;不稳定的关系就是气态,类似吉普赛人的四处游逛;介于上述两者之间的状态,就是液态,类似游牧民族的放牧。

至于在一个大气压下,水在温度为零时为固体,在温度为100摄氏度时气化,介于零到一百度之间时为液体。这是科学家‍们借助于水的变态,来定义的温度。

所以,在高原上气压较低,水温不及100度就气化了。于是,水蒸汽带走了热能,导致无法煮熟食物。这就是为什么,在高原做饭时,需要高压锅的原因。

反之,若想将水温升至110度而不气化,就需要增加水的外部压力,将大气压也相应地增加百分之十。俗话说,“人无压力轻飘飘”,大概就是这个意思吧。

总之,水的存在状态,取决于其外部的压力和内部的动力之比,是二维的。因此,要想保持水的状态不变,就需要维持上述两种力量的比值为一个不变的常数。

其实,不仅是水,世间万事万物的存在,都符合这一道理。也正是因为如此,我们才提倡由二维的认识观取代一维认识论,即取代唯心论和唯物论,将自然界看作是一个有机的系统。

这里需要明白温度的高低是如何定义的。说白了,温度的具体数字是人为定义的,这个定义我们都明白,标准大气压下,水和冰的混合物温度就是0度,水的沸点温度就是100度!

这意味着什么?只要在一个标准大气压下,无论你用多大的火力去烧水,都不能烧到110度以上,否则就与人们的定义矛盾了,水沸点温度就是100度(一个标准大气压,下同),这是规定,已经定死了,怎么可能可能烧到110度以上呢?

当然,如果不是一个标准大气压下,就存在很多可能性了。比如在高山上做饭,如果你没有高压锅,可能饭你都煮不熟,因为那里的气压低于标准大气压,所以水的费点温度很低,温度低了当然有可能煮不熟食物!

同样地,如果压力足够高,水的沸点温度也会很高。理论上只要压力足够高,水的沸点温度也可以足够高!这里就存在一个特殊的节点,超临界水!

在22.5Mpa,温度达到374.3度时,此时的水的状态就被称为超临界水,此时沸腾的水的密度与水蒸气的密度是一样的,也就是说你已经无法区别是沸腾的水还是水蒸气了,它们已经融为一体,没有任何区别!这种超临界水在我们日常生活中也经常会有,比如热电厂的高温高压锅炉就可以把水烧到超临界水状态,还有就是海底热泉,因巨大的压力和很高的温度同样可以把水烧到超临界水状态!

不要听什么物理老师物理专家乱言,他们都是骗子!我告诉你 水是可以达到110度的,但不能用火烧,办法就是:将两杯55度水加在一起就是110度水了。

天下什么都是骗子,维有数学不骗人。你好 我是数学老师。

推荐给大家一道初中物理习题:在标准大气压下,加热质量是2kg、温度是20℃的水,水吸收8.4×10′5J的热量,水的温度升高到多少?

由公式Q吸=cm(t-t0)得:加热后水的温度t=Q吸/cm t0=8.4×10′5J/〔4.2×10³J/(kg·℃)〕×2kg 20℃=120℃

满意吗?其实,结果是错误的。请注意,题中有一个条件:“在标准大气压下”,并不是可有可无的。大家应该知道,液体的沸点与压强有关,压强减小沸点降低,压强增大沸点升高。

对水而言,只有在标准大气压下,沸点才是100℃,也就是说,前面的题目,水的温度达到100℃就会沸腾。而沸腾的特点是,继续吸热温度保持不变,所以,水的温度只能升高到100℃。

那么,要将水的温度加热到120℃以上,只能是增大压强,根据水的沸点与压强的关系,要使水面上的气压达到2个标准大气压以上,日常生活中使用高压锅,工厂里使用的高压锅炉就是这个道理,据说有的锅炉内水的温度可达200℃以上。

并且,由于水的沸点升高,与加热的食物的温度差增大,食物吸热更快,所以,能尽快煮熟饭菜。当水沸腾时,加大火力的方法是徒劳的,不仅不能很快的煮熟饭菜,还浪费能源,同时,加快水分的汽化,会使饭菜很快变干,甚至将饭菜烧糊。

另外,老百姓有句俗话:加火不如加盖,也是这个意思,是劳动人民生活经验的总结。过去没有高压锅,做饭时将锅盖盖严压紧,锅中水蒸气不易泄露,一方面减少了热量的散失,另一方面随着水蒸气的增加,锅中气压也会增大,锅中水的沸点就会增大,更有利于饭菜吸热。

在正常的气压下,火源的温度越高,只会让水更快达到100℃,无法让水超过100℃。这是因为在正常气压下,水温一旦达到100℃(准确地说是99.974°C),就会转化为气态了,也就是通常说的水沸腾了。

因此,要让水的温度达到110℃,就必须想办法提高水的沸点,让水在100℃时不会沸腾,在达到110℃时才沸腾。

那么,如何才能改变水的沸点呢?



答案想必大家都知道,那就是改变气压。

水的沸点是由气压决定的。在青藏高原这种低气压环境下,水的沸点会降低,不到100℃就会沸腾,所以在高原用普通的锅煮饭会煮不熟,必须用高压锅。

反过来说如果气压高于正常大气压(例如在高压锅内),水的沸点就会提高。事实上,高压锅煮东西之所以熟得更快,正是由于水温高于100℃的缘故。

但这里有一个问题:高压锅自身是位于正常环境中的,它的内部气压是如何增加的呢?

其实在正常大气压下,高压锅内的水一开始也是100℃就沸腾的,但是由于它的空间是密闭的,沸腾后的蒸汽无法散发出去,随着蒸汽的不断增多,锅内压力就愈来愈大了。

所以,要想让水温达到110℃,增大火力是没用的,唯一的方法就是让水受到的压力变大,常用的方式是把水装进密封的高压锅或者蒸汽锅炉里加热。

如果有足够的火力,能不能把水烧到110度以上?

其实在这个话题中,最关键的是在水不沸腾的情况下持续能持续加热到多高温度?但这和火力即输入的能量无关,而与水所处的环境有关!简单的说就是能让水保持高压的环境,就能将水加热到远超110℃的条件!

一、假如压力足够的话,里面的水一直加热将会达到直至成为超临界水!

超临界水:当压力和温度达到374.3℃,压力达到22.5MPa时,高温膨胀的水密度和被压缩的水蒸气密度一致,水的液态和气态相互交融!

从理论上看,此时即使被认为是水和蒸汽状态完全交融,但我们也不能认为这水还没有沸腾,因为它沸腾了,只不过两者互相融合而已!因此只要压力足够的话,一直可以加热到374.3℃!当然能制造超临界水最容易见到的地方热电厂的高温高压锅炉!

二、自然界中存在能将水加热到110℃的地方吗?

一般家用高压锅能达到的工作压力为80kPa,此时高压锅内水沸腾的温度约为117~118℃,因此从这一点上来看,无论是文火慢炖还是急火猛操,水温总是可以达到110℃以上!

很明显这仍然是人工达到的,因为用了人造制品-高压锅!但不要着急,自然界中完全存在这样的地方,就是海底热泉,完美符合两个条件:

1、地底的高压

2、岩浆的“无限”热能

因此渗透如岩层的海水经过岩浆的加热,而且在高压维持下达到超临界水是完全有可能的,但这些高温高压的超临界水总有一个宣泄口,就像火山口一样,这就是海底热泉的成因!

看上去就是一个黑烟囱,但这完全是水而已,只是存在巨大的温差在水中形成急速上升的热液流,给我们看起来就像一个黑烟囱!另外这些热液中还含有大量的各种金属离子,“烟囱”的管道就是这些物质析出累积形成的!

“烟囱”的管道结构!看上去是不是有种水泥质感?

海底热液泉形成原理,而各个大洋底部,特别是板块边缘存在大量的热液泉,因为热液泉能提供热量与多种矿物质,还形成了局部热液泉生态!比如白色盲虾就生活在热液泉周围,但您可能不能想着吃,因为这种虾身上富集了太多的重金属,如果吃多了这种虾,应该很容易重金属中毒!

看看就好,不要想着啥都能吃哈!

学过初中物理的人都知道,水的沸点跟火力的大小没有关系,而跟压强有关,简单来说,如果能把水所在的环境压强控制得越大的话,就能够将水的沸点提升。

在一个标准大气压下,水的沸点为100摄氏度,但是我们也知道,在高原地区,由于气压很低的缘故,水的沸点很低,大概六七十摄氏度的时候水就烧开了,所以在高原上做饭的时候,需要用到高压锅,否则饭是煮不熟的。当在一个标准大气压下,水烧开的时候温度恰好是100摄氏度,但是水在烧开之后会沸腾,然后就变成看不见的水蒸气,然后无论是保持火力还是加大火力,水都会一直保持挥发,最终直到烧干为止。

想要提高水的沸点,最简单的做法就是提升压强了,这也是高压锅的工作原理,高压锅的工作原理就是体积不变,然后当水一步步沸腾的时候,在密封皮圈的作用下,锅内的压强越来越大,当然了,压强也不能无限制大,到了一定程度的时候,安全阀门就会自动打开,自动放气,这样就控制了压强的范围,也就是控制了沸点的范围,实际上,家用的压力锅,水的沸点在110摄氏度到120摄氏度之间,从这一点看来,水的沸点是可以达到110摄氏度的。

因此,水能不能烧开到110摄氏度,本身跟加热没有太大的关系,如果仅仅是在一个大气压,那么无论怎么烧,水都烧不到110摄氏度,永远也只有100摄氏度,但是如果压强到位的话,比如说压强达到了1.43个大气压的话,水的沸点是可以达到110摄氏度的,这个时候如果进一步加大气压,水的沸点还可以进一步提高。

从微观的角度来说,给水加热也就是加快了水分子的运动速度,加热会使得分子的平均动能增加,所以,如果不是在一个封闭的系统的话,那么分子的平均间距也会增加,当温度达到一定条件时,水就变成水蒸气了。事实上,如果压强足够大的话,那么水还可以变成金属态,当然那个时候它也就不是水了。我们也知道,在水下大概10米的地方,水压强就相当于一个大气压,因此在海底的一些热泉地带,这里水的温度远远超过了110摄氏度,甚至达到了300~400摄氏度,不过尽管环境如此恶劣,这些地方还是会有生物生存。

这个问题答案是不一定,我们常识中一般认为水的沸点100℃,但也知道高原地区水的沸点达不到100℃,因为100℃的沸点温度是1个标准大气压强测出来的,而高原地区随海拔上升大气压强下降,如珠峰大气压下降到0.26个标准大气压,沸点也下降到了69℃。高原地区煮饭需要用到一个神器-高压锅。

在一定大气压下,当水受热达到沸点时,由于液态转化为气态的分子需要热量,如果继续加热,施加的热量都会被气化的物体分子带走,水的温度不会由于被加热而上升。也就是说,如果在1个标准大气压下,水的温度不会加热到110℃,只会停留在100℃。

所以要把水加热到110℃,简单办法是需要增加大气压。

但这不是唯一办法,另外的办法是给把水放在密闭空间里加热。当水在密闭空间中蒸发时,由于水蒸气处于封闭空间,无法逃脱,水分子强烈相互碰撞,一些蒸汽与液体接触时,又变成了液态,如此反复会形成一个平衡态,这时候的蒸汽也叫饱和蒸汽,还会产生一个饱和蒸汽压。也就是说水自己给自己加压了,水的温度也就是上升了。下表为饱和蒸汽压和温度对照表,也就是说,如果要水温110℃,大概要1.43个大气压。


科学视野,不同解读,欢迎评论和关注!

水能烧到110°么?

物体的状态其实不仅仅跟温度有关,同时也和压强有关。我们常说水的沸点是100度,其实这里是有前置条件的,那就是在一个标准大气压下。如果你在喜马拉雅山上煮开水,根本用不到100度,也能把水烧开。利用同样的原理,也就是高压锅,由于增加了压强,高压国内的水的沸点就会升高,这时候就可以达到比100度更高的温度,这样更容易把食物煮透。

因此,水能不能烧到110°,本身跟加热没有太大关系,如果仅仅是1个标准大气压,那么无论怎么烧,水都烧不到110°,而会在100°时就沸腾,然后液态水汽化成水蒸气。当然,如果压强给到位,当达到1.43个标准大气压时,水的沸点就会提高到110°,这时候的水就可以达到110°,如果我们继续增大压强,那水的沸点就可以进一步提高,那达到110°也就并不困难了。以上这些都是从宏观的角度来看待这件事情。

如果我们从微观来看,其实更能接触到本质。水说白了就是由水分子构成的,但是水分子并不是直勾勾地一动不动,而是到处乱串。

而加热的作用,实际上就会让水分子动的更加欢快。

状态的不同和分子之间的距离有很大的关系。因此,加热会使得分子平均动能增加。所以,如果不是在一个封闭系统当中,那么分子的平均间距也会变大。在相同气压条件下,当温度达到一定时,分子间的氢键就不作用,水成为水蒸气。

水的相态

除此之外,我们常说物质有三种状态:液态、固态、气体。实际上,也并非如此,水还有超临界态。(其实如果够狠的话,只要温度和压强条件给到位,可以搞出等离子态或者金属态,不过那时候就已经不是水了。)

超临界态水

但是你可能要说了,这些都是理论,到底靠不靠谱还是得在现实生活中找到。事实上,这种超临界态水也确实被找到了,并且还和生命起源扯上了关系。话说,海洋底下存在这一些海底热泉口。

在这些地方就存在着超临界态水,这里的温度达到了300~400度之间,水温最高的地方竟然可以达到464°C,这种状态的水具有超强的氧化性,如果你把要处理的物质放到这种状态的水当中,化学反应会快速进行,甚至也有时候都会发生燃烧的现象,这种状态的水还可以溶解各种金属,甚至包括黄金。而且类似于这样的海底热泉口还不止一处,在这些热泉口附近常常还伴随着强酸或者强碱的属性。

基于这个发现,德国的研究人员就有研究过是不是可以通过超临界态水来处理垃圾(因为溶解能量实在太强大了),就拿塑料来说,扔到里面,99%的塑料都会被分解掉,这要比填埋好用多了。不仅是德国,日本要把研究超临界态水提上了日程,投入了大量的人力和物力,财力,最终搞出了利用超临界水来处理和回收有害的二氨基甲苯。可以说,在未来超临界态水不仅仅会出现在海底热泉口,实验室里,甚至很有可能被一些国家逐渐普及开来。

而更让科学家惊讶的是,在海底热泉口附近,这样恶劣的环境,有这么高温的超临界态水,但这里却生机勃勃。存在着大量的生物,并且它们的生活就是要依靠这种超临界态水,比如能量的获取就是依靠这里的超临界态水中的氢离子的定向移动。

而这种机制和我们细胞中线粒体的机制是类似的。因此,科学家就在思考,早期的生命就是在海洋中诞生的,那它们是不是就是利用海底热泉口来摄取能量维持生命活动的?

因此,科学家还提出了生命起源的海底热泉口假说

如果有足够的火力,能不能把水烧到110度以上?

大家都知道,在正常情况下,我们利用一定的能源,可以将水在100摄氏度烧开,这个100摄氏度就是水在液态和气态之间的临界点。而“正常情况”就是在1个标准大气压的状态,水的相态变化,既有吸热和放热使其达到相态变化临界点的原因,其所受压力的大小更是主要的影响因素。假如我们在一个封闭系统内对水存在的气压加以调整,不但可以将水烧到110摄氏度,比这个温度更高的情况都是完全可以发生的。另外,从某种意义上来说,有时不注入能量,在一定的大气压之下水也会自然“沸腾”。

水相态变化的决定因素

水的存在相态情况,取决于水分子之间的结合力大小,结合力越大,分子之间越不容易分离,水就会以固态或者液态的形式存在;相反,结合力越小,分子与分子间挣脱化学键的能力就越强,就会容易以气态的形式存在。大家知道,水分子的内部是靠O-H键结合起来的,而水分子与水分子之间,是靠氢键的作用维持的,这个氢键的作用力大小,介于化学键和范德力之间,在水分子不断活动的影响下,分子之间的氢键可以相应地进行断裂或者重新形成。

而影响氢键结合的影响因素,实质上就是对水分子活动剧烈程度的影响因素,主要包括两个方面:

一是温度的影响。温度越高,水分子所获得的动能就越大,活跃程度就越高,相互之间的氢键就越容易发生断裂,水就会容易从固态向着液态和气态,或者从液态向气态转变。这就是我们通过向一定的水系统输入能量,提升整体温度,使其可以沸腾的原因。

二是压强的影响。压强越大,水分子受到的约束力就越强,活跃程度就越低,分子间的氢键越不容易发生断裂,水分子之间的粘性就越高,要使水从活跃的“高阶”状态转向“低阶”状态就越容易,相反就比较困难。这就是我们在青藏高原高海拔地区烧水,水没有到达100摄氏度就会沸腾的原因,因为大气压强较小,相较于平原地区,在输入较少的能量下就可以实现水相态的变化。

水相态变化的基本规律

在1个标准大气压下,大家都知道水从固态转化为液态的温度值为0摄氏度,从液态转化为气态的温度值为100摄氏度。而如果考虑系统压强的变化情况,水在三相之间的变化就会复杂得多。这里就有三个临界温度-压强曲线所围成的区域,分别是固态、液态和气态的温度-压强“空间”,而对于这三个空间来说,就会存在着三条相态变化的曲线,在这个曲线上的点,就是水相态变化的临界条件。

  • 水的气态相位。水的气态相位组成的温度-压强空间相对来说规律性很强,是一个典型的“二象限”倒抛物线,其温度-压强曲线切线斜率以1个标准压强、100摄氏度为临界点,在1个标准压强之下,相态的气态维持,所需的压强与温度它们的变化差的比值就越高,也就是温度提升的幅度,要比压强的提升幅度,对于气相的维持效果来说要低。反之,如果在1个标准压强之上,情况正好相反,要想维持水的气相状态,在增加相同的大气压强的状态下,所需要的能量输入增长量就会明显提升,比如在10个标准大气压下,温度提升到177摄氏度水就会从液态转化为固态。

  • 水的液态相位。除了刚才所说的水液态与气态相位之间的温度-压强对应关系遵守“二象限”倒抛物线规律外,液态与固态之间的对应关系就比较复杂。大约在100个大气压的条件下,0摄氏度这个温度是水液态与固态的临界温度;而在100-6300个大气压之间,水的液态与固态之间的临界温度会低于0摄氏度,其中在2100个大气压时,这个临界温度值最低,约为零下22摄氏度。当高于6300个大气压时,水从固态向液态转化所需的温度就会明显提升,比如在1万个标准大气压时,水从固态转化为液态所需的温度值就会提高到400摄氏度。

  • 水的固态相位。水的固态相位,除了刚才所说的与液态之间对应的温度-压强关系曲线作为临界线之外,还存在着一个固态直接转化为气态的临界曲线,那就是以0摄氏度和0.006个标准大气压为临界点向下的一部分倒抛物线,而这个临界点也是水的固、液、气三相态共同存在的一个最为特殊的点

从以上的分析我们可以看出,要想实现把水烧到110摄氏度仍然以液态形式存在,那么这个系统所要满足的压强区间,约为1.05个标准大气压到2.2万个标准大气压之间,这个区间之内都可以通过能量的持续输入,使水以液态的形式或者达到临界状态的形式将其温度提升到110摄氏度

高温高压水的特性

通过刚才的分析,水的液态-气态临界曲线为“二象限”倒抛物线的形态,如果我们将水放置在一个特殊的高温和高压的环境中(比如370摄氏度以上、220个标准大气压以上),那么就有可能使得因高温而使分子活跃程度提升与因高压使分子活跃程度降低二者处于平衡状态,使系统内的水处在一个高温和高压状态下,它的液态-固态的温度-压强组成的曲线正好与临界曲线相吻合,处在这个状态的水被称为“超临界水”。

由于超临界水对温度和压强的变化非常敏感,表现在水的密度值和氢键的结合力,在处于临界曲线附近区间时跳跃性很强,这种状态的水对有机物质的溶解作用显著提升,而且能够迅速提升化学反应的发生效率,因此可以作为高效的非极性有机溶剂和化学反应媒介的物质,成为众多机构争相研究的前沿领域。

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